CN102898837A - 一种聚苯硫醚组合物及其纤维 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚苯硫醚组合物及其纤维，包括：95-99重量％的聚苯硫醚，和1-5％的聚酯。该组合物具有改善的可纺性，纺丝时毛丝和断头少，纺制的纤维的力学性能没有下降。
Description
技术领域
本发明涉及一种聚苯硫醚组合物及其纤维，尤其涉及一种具有可纺性的聚苯硫醚组合物及其纺制成的纤维。
背景技术
聚苯硫醚是(PPS)一种带有硫原子的高分子化合物，熔点280～290℃，热分解温度在430℃左右，可在230℃下长期使用，具有耐高温、耐辐射、阻燃、高尺寸稳定性、良好的耐熔剂和耐化学腐蚀性、优良介电性能及耐磨损等特性。
因此聚苯硫醚纤维被广泛应用于发电厂酸性废气的过滤系统和各种防护服。
但是，由于PPS结构和性能的特殊性，其熔体流动性较差，可纺性不好，纺丝过程中易出现毛丝和断头。中国专利公开CN1884640A中提到用较低分子量的超支化PPS来改善熔体流动性，但超支化PPS没有商业化产品，该方法很难实现工业化和商业化。
因此，本行业内仍需求改善聚苯硫醚流动性。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种新的可纺性改进的聚苯硫醚组合物、以及由此纺制成的聚苯硫醚纤维，以克服现有技术的缺点和不足。
本发明的发明人经研究发现，在PPS中加入1-5％的聚酯，可大大提高PPS的可纺性、而且其纺制的纤维的力学性能基本没有下降，甚至强度还略有上升。
本发明的第一方面涉及一种聚苯硫醚组合物，它包括：
1-5重量％的聚酯，该聚酯熔点为180℃-290℃；
95-99重量％的线性结构聚苯硫醚，该线性结构聚苯硫醚的主链具有如下重复单体结构单元：
上述各组分含量之和为100重量％，以所述组合物总重量为基准。
在一个优选实施方式中，所述的聚酯为半芳香族聚酯，选自：芳香族二酸与脂肪族二醇经酯化和缩合形成的聚酯、或脂肪族二酸与芳香族二醇经酯化和缩合形成的聚酯。
在另一个优选实施方式中，所述的聚酯选自以下中的一种或多种：聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚对苯二甲酸丙二醇酯，聚对苯二甲酸-1，4环己烷二甲醇酯，聚对苯二甲酸丁二醇酯，聚萘二甲酸乙二醇酯，聚萘二甲酸丙二醇酯，或聚萘二甲酸丁二醇酯。
在另一个优选实施方式中，所述的聚酯选自以下中的一种或两种：聚对苯二甲酸乙二醇酯、或聚对苯二甲酸丁二醇酯。
本发明的第二方面涉及一种聚苯硫醚纤维，其由上述的聚苯硫醚组合物纺丝而成。
具体实施方式
PPS常见的结果有两种，一种是线性PPS，另一种是支化PPS。这两种PPS的主链上的重复单体结构单元分别如下所示：
支化结构的PPS在高温下容易进一步交联，不能用于纤维生产，只有线性结构PPS才能纺丝。
适用于本发明的聚酯熔点为180℃-290℃。熔点低于180℃，在PPS干燥和纺丝过程中易出现粘连、降解打滑等现象；熔点高于290℃，本领域技术人员可以判断该聚酯几乎不可能提高PPS的可纺性。
脂肪族聚酯一般熔点较低，而且耐水解性太差，不适合用于改善PPS纺丝。
由芳香族二酸和芳香族二醇得到的全芳香族(俗称聚芳酯)熔点一般大于300℃，如POLYPLASTIC公司的VECTRA，也不适合本发明。无定形的聚芳酯如UNITIKA的U100，虽然玻璃化温度较高，但没有明确的熔点，也不适合本发明。
本发明所述的聚酯优选半芳香族聚酯，即芳香族二酸与脂肪族二醇经酯化和缩聚合而形成的聚酯，或脂肪族二酸与芳香族二醇经酯化和缩聚合而形成的聚酯。
所述的半芳香族聚酯的具体例子包括、而不局限于：聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)，聚对苯二甲酸-1，4环己烷二甲醇酯(PCT)，聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)，聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)，聚萘二甲酸丙二醇酯(PTN)，聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)等。
所述的半芳香族聚酯最优选PET、PBT或其组合。
本发明聚酯的添加量必须控制在1-5重量％。添加量小于1重量％，改善可纺性的作用不明显；如果添加量大于5重量％，因聚酯本身的耐热和耐腐蚀性不如PPS，将降低PPS纤维的耐热和耐腐蚀性，而且可纺性急剧下降。
所述聚酯的添加量优选为1-4重量％，更优选2-4重量％。
本发明的组合物的制备采用本行业内常规的方法，即：将聚酯和线性结构聚苯硫醚按照所需比例，直接混合而成。
本发明纤维的纺丝采用本行业内纺制聚苯硫醚纤维的常规方法和装置。其纺丝过程依次包括：纺丝原料(本发明所述聚苯硫醚组合物)预干燥、纺丝、拉伸。
预干燥设备可以采用转鼓烘箱(例如ZG-型动态真空干燥机)。纺丝设备可以采用日本ABE公司的熔融纺丝机ABEΦ25，拉伸设备可以采用德国Barmag Spinzwirn公司的拉伸机Barmag 30B。
性能测试
可纺性：用最大拉伸倍数和断头次数来衡量。
最大拉伸倍数指：拉伸工序中拉伸至即将开始出现毛丝时达到的拉伸倍数；断头次数指纺丝工序中每小时丝条中断次数。
纤维断裂强度和断裂伸长率：采用国标GB/T 14344方法测试。
纤维干热收缩率：采用国标GB/T 6505方法测试。
下面结合具体实施例对本发明做进一步阐述。
实施例
实施例1
原料
PPS：购自日本宝理公司，商品名为0316C。
PET：特性粘度0.64
PBT：特性粘度1.0
纺丝设备
ZG-型动态真空干燥机(转鼓烘箱)
熔融纺丝机ABE Φ25，购自日本ABE公司
拉伸机Barmag 30B，购自德国Barmag Spinzwirn公司
测试纤维断裂强度和断裂伸长率的仪器：岛津AGS500纤维强力机，购自日本岛津公司
组合物的制备：将1重量份上述PET和99重量份上述PPS，在搅拌机中均匀混合。
纤维的制备
预干燥：将上述混合得到的PET和PPS的组合物，置于ZG-型动态真空干燥机中，于150℃预干燥72小时。
纺丝与拉伸：
纺丝在日本ABE公司的ABEΦ25型熔融纺丝机上进行，螺杆直径25mm，喷丝板孔数48孔，纺丝速度800m/min。纺丝时纺丝机内的各纺丝组件的温度参见下表1，纺丝工艺参数参见下表2。
在纺丝过程中计算每小时丝条中断次数，即断头次数。
拉伸在德国Barmag30B型牵伸加捻机上进行，经拉伸和接触式加热，得到长丝纤维。其中拉伸时将纤维一直拉伸至达到最大拉伸倍数。拉伸时拉伸机中各组件温度、纺速和拉伸倍数参见下表3。
纺成的纤维规格为150±10d/48f。
表1 纺丝温度参数
表2 纺丝工艺参数
表3 拉伸工艺参数
根据国标GB/T 14344方法，在日本岛津公司的岛津AGS500纤维强力机上，测试获得纤维的断裂强度和断裂伸长率。
根据国标GB/T 6505方法，测试获得纤维的干热收缩率。
测试结果参见表4。
实施例2
原料和步骤均同实施例1，不同在于：采用3重量份PET和97重量份PPS，制备组合物，并进行纺丝。
实施例3
原料和步骤均同实施例1，不同在于：采用5重量份PET和95重量份PPS，制备组合物，并进行纺丝。
实施列4
原料和步骤均同实施例1，不同在于：采用PBT代替PET，制备组合物，并进行纺丝。
实施列5
原料和步骤均同实施例2，不同在于：采用PBT代替PET，制备组合物，并进行纺丝。
对比例1
原料和步骤均同实施例1，不同在于：原料采用100％的PPS，并进行纺丝。
对比例2
原料和步骤均同实施例1， 不同在于：采用0.5重量份PET和99.5重量份PPS，制备组合物，并进行纺丝。
对比例3
原料和步骤均同实施例1，不同在于：采用6重量份PET和94重量份PPS，制备组合物，并进行纺丝。
表4
从表4数据可见，加入聚酯后，聚苯硫醚组合物纺丝时断头次数大大降低，最大牵伸倍数有提高，由此可纺性有明显改善。同时，聚苯硫醚组合物纺成的纤维的强度也有提高。
Claims (5)
1.一种聚苯硫醚组合物，包括：
1-5重量％的聚酯，该聚酯熔点为180℃-290℃；
95-99重量％的线性结构聚苯硫醚，该线性结构聚苯硫醚的主链具有如下重复单体结构单元：
上述各组分含量之和为100重量％，以所述组合物总重量为基准。
2.权利要求1所述的聚苯硫醚组合物，其中所述的聚酯为半芳香族聚酯，选自：芳香族二酸与脂肪族二醇经酯化和缩合形成的聚酯、或脂肪族二酸与芳香族二醇经酯化和缩合形成的聚酯。
3.如权利要求2所述的聚苯硫醚组合物，其中所述的聚酯选自以下中的一种或多种：聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚对苯二甲酸丙二醇酯，聚对苯二甲酸-1，4环己烷二甲醇酯，聚对苯二甲酸丁二醇酯，聚萘二甲酸乙二醇酯，聚萘二甲酸丙二醇酯，或聚萘二甲酸丁二醇酯。
4.如权利要求1-3中任一项所述的聚苯硫醚组合物，其中所述的聚酯选自以下中的一种或两种：聚对苯二甲酸乙二醇酯、或聚对苯二甲酸丁二醇酯。
5.一种聚苯硫醚纤维，其由权利要求1所述的聚苯硫醚组合物纺丝而成。
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| CN2011102148705A CN102898837A (zh) | 2011-07-29 | 2011-07-29 | 一种聚苯硫醚组合物及其纤维 |
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Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN101440536A (zh) * | 2008-11-04 | 2009-05-27 | 东华大学 | 聚苯硫醚/热致性液晶复合纤维及其制备方法 |
| JP2010144267A (ja) * | 2008-12-17 | 2010-07-01 | Toray Ind Inc | ポリフェニレンスルフィド繊維の製造方法 |
| CN101896652A (zh) * | 2007-12-13 | 2010-11-24 | 纳幕尔杜邦公司 | 含有聚芳硫醚组分的多组分纤维 |
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2011
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